同步Buck新型高頻正弦波諧振驅動電路的研究

該雙管正弦波諧振驅動電路由高頻方波發生器、驅動級和諧振網絡三部分組成。
所提出的驅動電路使MOSFET的開關頻率為6 MHz，高頻方波發生器采用結構簡單起振容易的環型振蕩器。圖中，YF1，YF2和YF3為3個反相器，通過調節電阻W可調節輸出方波的頻率。
方波發生器的輸出端需要一個圖騰柱結構的輸出端來驅動后面的諧振網絡，此處采用多個CMOS反相器并聯來增強驅動級輸出端的驅動能力。因為CMOS反相器本身就是一個圖騰柱的結構，且多個反相器并聯能降低驅動電路的Ri，從而降低了驅動損耗。
由于選擇的拓撲是Buck電路，該拓撲中兩個開關管的驅動信號是互補的，因此通過兩個互補的變壓器來實現對高邊開關管的驅動。圖4中，在MOSFET的寄生電容前面并聯了一個外接電容Cext，該電容可降低寄生電容的非線性，同時降低米勒效應的影響。圖4中VQ1和VQ2的驅動電路是完全對稱的，因此只要對其中一個開關管的諧振網絡進行設計就可以了。

圖5a為單開關管正弦波諧振驅動的基波等效電路，e為驅動級輸出方波的基波，L1p，L1s和Lm分別為隔離變壓器的初級漏感、次級漏感和勵磁電感，Lg和Ls為MOSFET的寄生電感。此處期望將該電路等效成一個LLC諧振電路，因為LLC諧振拓撲相對于其他諧振拓撲而言，可利用較小的驅動方波得到較高的驅動正弦波。由于變壓器的漏感MOSFET的寄生參數都很小，因此可外接一個電感Lad，將該電路等效成一個LLC電路，如圖5b所示。令L1=L1p+Lad，L2=Lm，Ct=Ciss+Cext，可得到LLC電路的兩個諧振頻率分別為：

式中：L=L1L2／(L1+L2)。
工作在ωn2附近時，該拓撲的電流ir／i=L1／L2，因此理想的工作條件是L1>L2，這樣可利用較小的驅動方波得到較高的驅動正弦波，以降低驅動電路的損耗。